CN114878531A - 一种基于油种判定的水中多油种含量在线监测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于油种判定的水中多油种含量在线监测装置及方法。本发明包括壳体、光源组件、光源监测探测器、荧光监测组件和控制电路板；壳体为密封壳体，壳体上设有温度传感器和水密接头；光源组件设置于壳体的轴线上，光源组件上设有多数个激发光源；光源监测探测器倾斜设置于光源组件的一侧，光源监测探测器通过光通道与光源组件连接；荧光监测组件为多数个均匀分布于光源组件的周向上并呈倾斜设置；控制电路板设置于壳体的内部，光源组件、光源监测探测器、荧光监测组件和温度传感器均与控制电路板连接，控制电路板通过水密接头连接有上位机。本发明判定了待测水体中未知油种的油性，实现了对未知油种含量的测定，精度高，应用范围广。

Description

一种基于油种判定的水中多油种含量在线监测装置及方法

技术领域

本发明涉及水体中油类监测的技术领域，特别是指一种基于油种判定的水中多油种含量在线监测装置及方法。

背景技术

石油及其产品在开采、炼制、贮运和使用过程中会进入水体环境，例如：炼油厂含油废水经河流或直接注入海洋；油船漏油、排放或发生事故，使油品直接进入海洋；海底油田在开采过程中的溢漏及井喷，使石油进入海洋水体；海洋底层局部自然溢油等。

针对漏油事故的跟踪监测、海洋石油勘探开发排污监测以及船舶脱硫洗涤水排放实时监测等应用场景，通常是采用实验室分析的方法来测定水体中石油类污染物的含量。这种监测方法是在现场采集样品然后送到实验室监测，水体在送检的过程中，水体是静止放置的，当水体放置的时间过长时，容易发生沉降和溶解等物理化学变化，造成送检样本不稳定，因而影响监测数据的有效性；而且，这种检测方法化验过程耗时长，无法实现实时控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于油种判定的水中多油种含量在线监测装置及方法，旨在解决现有技术中水体中石油类污染物含量的监测方法无法实现实时监测使其存在耗时长、监测不方便以及监测数据的有效性差的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：

在一个方面，本发明的一种基于油种判定的水中多油种含量在线监测装置，包括壳体、光源组件、光源监测探测器、荧光监测组件和控制电路板；所述壳体为密封壳体，所述壳体的第一端设有温度传感器，所述温度传感器用于测量待测水体的温度，所述壳体的第二端设有水密接头；所述光源组件设置于所述壳体的第一端并位于所述壳体的轴线上，所述光源组件上设有多数个激发光源，所述激发光源用于发射紫外光并照射到待测水体中；所述光源监测探测器设置于所述壳体的第一端并位于所述光源组件的一侧，所述光源监测探测器呈倾斜设置，所述光源监测探测器通过光通道与所述光源组件连接；所述荧光监测组件为多数个也设置于所述壳体的第一端并均匀分布于所述光源组件的周向上，所述荧光监测组件呈倾斜设置，用于接收待测水体中油种被紫外光照射产生的荧光；所述控制电路板设置于所述壳体的内部，所述光源组件、所述光源监测探测器、所述荧光监测组件和所述温度传感器均与所述控制电路板连接，所述控制电路板通过所述水密接头连接有上位机。

本发明具有多个激发光源和多个荧光监测组件，由于水体中原油和天然气中芳烃化合物的含量影响着荧光强度，不同地区、不同油气源有各自的特点，荧光光谱也各有特点，这为油种区分鉴定了基础；本发明可以判定待测水体中未知油种的油性，实现了对未知油种含量的对应性测定，不仅可以测定轻质油的含量，还可以测定中质油和重质油的含量，实现了水中不同类型油种含量的测定；控制电路板用于控制光源组件和光源监测探测器以及荧光监测组件的开闭、油性指数的计算、荧光信号和光源强度波动信号以及温度信号的采集和计算得到水体中油种的浓度并传输给上位机，在光源监测探测器、温度传感器和控制电路板的作用下，实现了油种含量测定过程中光源强度和温度的补偿，消除了光源强度和温度等环境因素的影响，提高了检测精度，测量结果准确可靠，实现了水体中未知油种含量的实时在线监测，可用于污染物排放过程中水体中含油量的监测以及石油勘探开发生产水中石油种类的检测，应用范围广，可用于溢油事故的跟踪监测、海洋石油勘探开发排污监测、船舶脱硫洗涤水排放实时监测等应用场景，能够在石油勘探开发中准确发现石油的性质；结构简单，体积小，成本低，功耗低，监测精度高。

作为一种优选的实施方案，多数个所述激发光源均设置于一安装座上，多数个所述激发光源以所述壳体的轴线为中心线在所述安装座上呈环形阵列分布。设置于安装座上的多数个激发光源组成一个光源组件，上位机通过控制电路板控制光源组件上的激发光源关闭或开启；激发光源的选择根据油种类确定，多个激发光源可以随时选用，使用方便。

作为一种优选的实施方案，所述激发光源为LED，所述LED为三个，三个所述LED的中心波长分别为254nm、320nm、360nm。三个LED可以满足不同类型油种含量的测定，根据油种的油性，选择相应波长的LED。

作为一种优选的实施方案，所述荧光监测组件包括光电探测器和设置于所述光电探测器前端的滤光片。光电探测器通过滤光片控制接收待测水体中石油类污染物(也称为油品，这是未知油种)被紫外光照射所产生的固定波长的荧光，再通过光电探测器进行光电转换，转换为待测水体中油种的荧光强度的数值，水体中的荧光强度与水体中油种含量成线性关系，进而计算得到水体中油种浓度的数值，并在上位机中显示。

作为一种优选的实施方案，所述荧光监测组件为三个，三个所述滤光片的中心波长分别为320nm、360nm、460nm，带宽为10nm。三个滤光片可通过的波长分别为310-330nm、350-370nm和450-470nm，三个滤光片可以进行选择性应用，以匹配不同类型的油种，从而精确地实现未知油种的含量测量。

作为一种优选的实施方案，所述壳体的第一端设有第一安装槽，所述光源组件设置于所述第一安装槽内，所述第一安装槽的顶部设有第一透光玻璃片。第一安装槽的中心线与壳体的轴线在同一条直线上，第一安装槽的设置，方便了光源组件的安装；第一透光玻璃片为高透光玻璃，也称为高透光光学窗口，第一透光玻璃片盖合在第一安装槽的顶部，用于对第一安装槽进行密封，防止待测水体进入第一安装槽的内部；这种第一透光玻璃片透光性好，不影响激发光源发射的紫外光。

作为一种优选的实施方案，所述第一安装槽的周向上设有第二安装槽，所述第二安装槽呈倾斜设置，所述荧光监测组件设置于所述第二安装槽内，所述第二安装槽的顶部设有第二透光玻璃片。第二安装槽倾斜设置于第一安装槽的周向上，荧光监测组件的中心线与第二安装槽的中心线在同一条直线上；第二透光玻璃片与第一透光玻璃片位于同一个平面内，第二透光玻璃片对第二安装槽的顶部进行密封，防止待测水体进入第二安装槽的内部；第二透光玻璃片也为高透光玻璃，第二透光玻璃片的设置，不影响荧光监测组件上滤光片对待测水体中油种被激发光源发射的紫外光照射产生的荧光的接收。

作为一种优选的实施方案，所述壳体的第一端还设有清洁刷，所述清洁刷用于对所述第一透光玻璃片和所述第二透光玻璃片进行清扫，所述清洁刷连接有电机，所述电机位于所述壳体的内部，所述电机与所述控制电路板连接，所述壳体上设有用于限制所述清洁刷转动角度的定位柱。控制电路板通过电机控制清洁刷工作或停止，并控制清洁刷的转动时间和转动角度，实现清洁刷的自动清洁工作。清洁刷及时对第一透光玻璃片和第二透光玻璃片进行清扫，防止待测水体对第一透光玻璃片和第二透光玻璃片造成污染，保持第一透光玻璃片和第二透光玻璃片的高透光性能。

作为一种优选的实施方案，所述第一安装槽的一侧设有第三安装槽，所述第三安装槽呈倾斜设置，所述光源监测探测器安装于所述第三安装槽内，所述光通道用于连通所述第一安装槽和所述第三安装槽。第三安装槽设置在壳体的内部，第三安装槽的中心线与光源监测探测器的中心线在同一条直线上，在第一安装槽的侧壁上开设小孔即光通道，实现了对激发光源稳定性的实时监测；利用这种光源监测探测器实现了光源强度的补偿，减少了光源本身强度波动对测量结果的影响，提高了监测精度。

在另一个方面，本发明的一种基于油种判定的水中多油种含量在线监测方法，包括以下步骤：

S1待测水体中油种的判断

表1水体中原油性质与油性指数对应关系表

油种	油性指数
		凝析油	<1.2
轻质油	1.2-2.8
		中质油	2.8-4.2
重质油	>4.2

1)将根据上面任意一项所述的基于油种判定的水中多油种含量在线监测装置置于待测水体中，开启所述光源组件中中心波长为254nm的激发光源，使其发射紫外光并照射到待测水体中；

2)开启滤光片的中心波长为360nm和320nm的两个所述荧光监测组件，接收待测水体中油种被紫外光照射产生的荧光，得荧光强度；

3)取两个荧光强度的比值，得油性指数，以油性指数作为油种判定的依据，对照表1，得待测水体中的油种；

S2待测水体中多油种含量的测定

表2油种与荧光特征峰位识别对照表

4)根据步骤3)所得的待测水体中的油种，对照表2，选择相应的所述光源组件中的激发光源和所述荧光监测组件，开启所述光源组件中的激发光源和所述荧光监测组件，所述控制电路板获得水体中油种的荧光强度，同时，开启所述光源监测探测器和所述温度传感器，通过光源强度补偿和温度补偿，所述控制电路板对所得的荧光强度进行补偿修正，所述控制电路板得到待测水体中油种的含量并传输给所述上位机，在上位机中读取待测水体中油种的含量。

本发明的基于油种判定的水中多油种含量在线监测方法是一种可以实现多油种实时在线区分判定的方法，首先，对未知油种进行油性的测量判定，确定油性之后，选择合适的波段光源和荧光监测组件进行对应性测量，可以实现水中不同类型油种含油量的实时准确测量；还通过光源监测探测器和温度传感器针对环境影响因素实现了光源强度和温度补偿，提高了检测精度。由于激发光源具有一定的不稳定性，会影响整个在线监测装置的检测效果；待测水体中荧光的强度与激发光源的光强成正比关系，通过光通道监测激发光源的强度，将激发光强度与监测到的荧光强度做归一化处理，可有效地消除激发光强度的变化对测量结果的影响，提高测量精度和稳定性。由于待测水体的温度对水体中油种的荧光激发效率也会产生变化，通过温度传感器测量水体的温度，进而通过设定控制程序对温度进行补偿。温度补偿方法为：配置已知含油浓度的水体，主动改变水体的温度，采用在线监测装置在一定温度梯度下对水体进行测试，记录相关的测试数据，包括测试浓度、温度、真实浓度等；采用二元回归法、神经网络法等常用数据处理方法建立在线监测装置的含油浓度预测模型，计算出模型系数；以校正后的预测模型对试验数据进行计算，即可得出温度对在线监测装置的补偿结果。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明具有多个激发光源和多个荧光监测组件，可以判定待测水体中未知油种的油性，实现了对未知油种含量的测定，不仅可以测定轻质油的含量，还可以测定中质油和重质油的含量，实现了水中不同类型油种含量的测定；在光源监测探测器、温度传感器和控制电路板的作用下，实现了油种含量测定过程中光源强度和温度的补偿，消除了光源强度和温度等环境因素的影响，提高了检测精度，测量结果准确可靠，实现了水体中未知油种含量的实时在线监测，可用于污染物排放过程中水体中含油量的监测以及石油勘探开发中岩样中石油种类的检测；结构简单，体积小，成本低，功耗低，应用范围广，监测精度高。

附图说明

图1为本发明所提供的一种基于油种判定的水中多油种含量在线监测装置一个实施例的立体结构示意图；

图2为图1的主视结构示意图；

图3为图2中A-A向的剖视结构示意图；

图4为图3中C处的结构放大示意图；

图5为图2中B-B向的剖视结构示意图；

图6为图1中光源组件的结构放大示意图；

图7为图1中清洁刷的连接结构示意图；

图中：10-壳体；11-温度传感器；12-水密接头；

20-光源组件；21-第一透光玻璃片；22-安装座；23-激发光源；

30-荧光监测组件；31-光电探测器；32-滤光片；33-第二透光玻璃片；

40-清洁刷；41-定位柱；42-电机；

50-控制电路板；

60-光源监测探测器；61-光通道。

具体实施方式

下面将结合本发明的具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

参阅附图1、附图2、附图3、附图4、附图5、附图6和附图7，本发明提供了一种基于油种判定的水中多油种含量在线监测装置，这种在线监测装置可以判定待测水体中未知油种的油性，实现了对未知油种含量的测定，不仅可以测定轻质油的含量，还可以测定中质油和重质油的含量，实现了水中不同类型油种含量的测定，是一种可以测定多种未知油种的油含量的实时在线监测装置，而且，测量精度高。

参阅附图1、附图2、附图3、附图4、附图5、附图6和附图7，这种基于油种判定的水中多油种含量在线监测装置包括壳体10、光源组件20、光源监测探测器60、荧光监测组件30和控制电路板50；壳体10为密封壳体10，壳体10是防水的，壳体10的第一端设有温度传感器11，温度传感器11用于测量待测水体的温度，壳体10的第二端设有水密接头12；光源组件20设置于壳体10的第一端并位于壳体10的轴线上，光源组件20上设有多数个激发光源23，激发光源23用于发射紫外光并照射到待测水体中；光源监测探测器60设置于壳体10的第一端并位于光源组件20的一侧，光源监测探测器60呈倾斜设置，光源监测探测器60通过光通道61与光源组件20连接；荧光监测组件30为多数个也设置于壳体10的第一端并均匀分布于光源组件20的周向上，荧光监测组件30呈倾斜设置，用于接收待测水体中油种被紫外光照射产生的荧光；控制电路板50设置于壳体10的内部，光源组件20、光源监测探测器60、荧光监测组件30和温度传感器11均与控制电路板50连接，控制电路板50通过水密接头12连接有上位机。本发明具有多个激发光源23和多个荧光监测组件30，控制电路板50用于控制光源组件20和光源监测探测器60以及荧光监测组件30的开闭、油性指数的计算、荧光信号和光源强度波动信号以及温度信号的采集和计算得到水体中油种的浓度并传输到上位机，在光源监测探测器60、温度传感器11和控制电路板50的作用下，实现了油种含量测定过程中光源强度和温度的补偿，消除了光源强度和温度等环境因素的影响，提高了检测精度，测量结果准确可靠，实现了水体中未知油种含量的实时在线监测，应用范围广，可用于溢油事故的跟踪监测、海洋石油勘探开发排污监测、船舶脱硫洗涤水排放实时监测等应用场景，能够在石油勘探开发中准确发现石油的性质；结构简单，体积小，成本低，功耗低，监测精度高。

参阅附图2、附图3、附图4、附图5和附图6，作为一种优选的实施方案，多数个激发光源23均设置于一安装座22上，多数个激发光源23以壳体10的轴线为中心线在安装座22上呈环形阵列分布。设置于安装座22上的多数个激发光源23组成一个光源组件20，上位机通过控制电路板50控制光源组件20上的激发光源23关闭或开启；激发光源23的选择根据油种类确定，多个激发光源23可以随时选用，使用方便。进一步地，激发光源23为LED，LED为三个，三个LED的中心波长分别为254nm、320nm、360nm。三个LED可以满足不同类型油种含量的测定，根据油种的油性，选择相应波长的LED。参阅附图3和附图5，作为一种优选的实施方案，荧光监测组件30包括光电探测器31和设置于光电探测器31前端的滤光片32。光电探测器31通过滤光片32控制接收待测水体中油种被紫外光照射所产生的固定波长的荧光，再通过光电探测器31进行光电转换，转换为待测水体中油种的荧光强度的数值，根据水体中的荧光强度与水体中油含量成线性关系，进而计算得到水体中油种浓度的数值，并在上位机中显示。进一步地，荧光监测组件30为三个，三个滤光片32的中心波长分别为320nm、360nm、460nm，带宽为10nm。三个滤光片32可通过的波长分别为310-330nm、350-370nm和450-470nm，三个滤光片32可以进行选择性应用，以匹配不同类型的油种，从而精确地实现未知油种的含量测量。

参阅附图3、附图4和附图5，作为一种优选的实施方案，壳体10的第一端设有第一安装槽，光源组件20设置于第一安装槽内，第一安装槽的顶部设有第一透光玻璃片21。第一安装槽的中心线与壳体10的轴线在同一条直线上，第一安装槽的设置，方便了光源组件20的安装；第一透光玻璃片21为高透光玻璃，也称为高透光光学窗口，第一透光玻璃片21盖合在第一安装槽的顶部，用于对第一安装槽进行密封，防止待测水体进入第一安装槽的内部；这种第一透光玻璃片21透光性好，不影响激发光源23发射的紫外光。进一步地，第一安装槽的周向上设有第二安装槽，第二安装槽呈倾斜设置，荧光监测组件30设置于第二安装槽内，第二安装槽的顶部设有第二透光玻璃片33。第二安装槽倾斜设置于第一安装槽的周向上，荧光监测组件30的中心线与第二安装槽的中心线在同一条直线上；第二透光玻璃片33与第一透光玻璃片21位于同一个平面内，第二透光玻璃片33对第二安装槽的顶部进行密封，防止待测水体进入第二安装槽的内部；第二透光玻璃片33也为高透光玻璃，第二透光玻璃片33的设置，不影响荧光监测组件30上滤光片32对待测水体中油种被激发光源23发射的紫外光照射产生的荧光的接收。

参阅附图1、附图2、附图3、附图4和附图7，作为一种优选的实施方案，壳体10的第一端还设有清洁刷40，清洁刷40用于对第一透光玻璃片21和第二透光玻璃片33进行清扫，清洁刷40连接有电机42，电机42位于壳体10的内部，电机42与控制电路板50连接，壳体10上设有用于限制清洁刷40转动角度的定位柱41。定位柱41为两个，参阅附图1和附图2，三个荧光监测组件30位于光源组件20周向的上半个圆环上，清洁刷40沿着逆时针方向清扫时，到达左侧，受到左侧定位柱41的限制，停止继续转动；然后，清洁刷40沿着顺时针方向继续清扫，到达右侧，受到右侧定位柱41的限制，停止继续转动；如此反复，完成清洁工作。通常情况下，控制电路板50通过电机42控制清洁刷40工作或停止，并控制清洁刷40的转动时间和转动角度，实现清洁刷40的自动清洁工作。清洁刷40及时对第一透光玻璃片21和第二透光玻璃片33进行清扫，防止待测水体对第一透光玻璃片21和第二透光玻璃片33造成污染，保持第一透光玻璃片21和第二透光玻璃片33的高透光性能。再进一步地，第一安装槽的一侧设有第三安装槽，第三安装槽呈倾斜设置，光源监测探测器60安装于第三安装槽内，光通道61用于连通第一安装槽和第三安装槽。第三安装槽设置在壳体10的内部，第三安装槽的中心线与光源监测探测器60的中心线在同一条直线上，在第一安装槽的侧壁上开设小孔即光通道61，实现了对激发光源23稳定性的实时监测；利用这种光源监测探测器60实现了光源强度的补偿，减少了光源强度波动对测量结果的影响，提高了监测精度。

实施例二

本发明还提供了一种基于油种判定的水中多油种含量在线监测方法，包括以下步骤：

S1待测水体中油种的判断

表1水体中原油性质与油性指数对应关系表

油种	油性指数
		凝析油	<1.2
轻质油	1.2-2.8
		中质油	2.8-4.2
重质油	>4.2

1)将实施例一所述的基于油种判定的水中多油种含量在线监测装置置于待测水体中，开启光源组件20中的中心波长为254nm的激发光源23，使其发射紫外光并照射到待测水体中；

2)采用定量荧光分析技术，分别开启滤波片32的中心波长分别为360nm和320nm的两个荧光监测组件30，接收待测水体中油种被紫外光照射产生的荧光，被照射的待测水体发出的荧光经过各自的滤波片32之后，再通过相应的光电探测器31进行光电转换，转换为待测水体在不同波长范围内的荧光强度的数值，得荧光强度；

3)取上述两个荧光强度的比值，得油性指数，以油性指数作为油种判定的依据，对照表1，得待测水体中的油种；

S2待测水体中多油种含量的测定

表2油种与荧光特征峰位识别对照表

4)根据步骤3)所得的待测水体中的油种，对照表2，选择相应的光源组件20中的激发光源23和荧光监测组件30，开启光源组件20中的激发光源23和荧光监测组件30，控制电路板50获得水体中油种的荧光强度，同时，开启光源监测探测器60，通过光源强度补偿和温度补偿，控制电路板50对所得的荧光强度进行补偿修正，控制电路板50得到待测水体中油种的含量并传输给上位机，从上位机中读取待测水体中油种的含量。

本发明的基于油种判定的水中多油种含量在线监测方法是一种可以实现多油种实时在线区分判定的方法，首先，对未知油种进行油性的测量判定，确定油性之后，选择合适的波段的激发光源23和荧光监测组件30进行对应性测量，可以实现水中不同类型油种含油量的实时准确测量；还通过光源监测探测器60和温度传感器11针对环境影响因素实现了光源强度和温度补偿，提高了检测精度。由于激发光源23具有一定的不稳定性，会影响整个在线监测装置的检测效果；待测水体中荧光的强度与激发光源23的光强成正比关系，通过光通道61监测激发光源23的强度，将激发光强度与监测到的荧光强度做归一化处理，可有效地消除激发光强度的变化对测量结果的影响，提高测量精度和稳定性。由于待测水体的温度对水体中油种的荧光激发效率也会产生变化，通过温度传感器11测量水体的温度，进而通过设定控制程序对温度进行补偿。温度补偿方法为：配置已知含油浓度的水体，主动改变水体的温度，采用在线监测装置在一定温度梯度下对水体进行测试，记录相关的测试数据，包括测试浓度、温度、真实浓度等；采用二元回归法、神经网络法等常用数据处理方法建立在线监测装置的含油浓度预测模型，计算出模型系数；以校正后的预测模型对试验数据进行计算，即可得出温度对在线监测装置的补偿结果。

实施例三

本发明的一种针对溢油事故的跟踪监测中未知油种为轻质油的判定及其含量测定方法，包括以下步骤：

1)将实施例一所述的基于油种判定的水中多油种含量在线监测装置置于某发生了溢油事故的待测水体中，开启光源组件20中的中心波长为254nm的激发光源23，使其发射紫外光并照射到待测水体中；

2)采用定量荧光分析技术，开启滤波片32的中心波长分别为360nm和320nm的两个荧光监测组件30，分别接收待测水体中油种被激发产生的荧光，被照射的待测水体发出的荧光经过滤波片32之后，再通过光电探测器31进行光电转换，转换为待测水体在不同波长范围内的荧光强度的数值，即324和230；

3)取上述两个荧光强度的比值，获得油性指数为1.4，对照表1，因为1.4<2.8，可判断待测水体中的油种为轻质油；

4)对照表2，开启光源组件20中的中心波长为254nm的激发光源23和中心波长为320nm荧光监测组件30，控制电路板50获得待测水体中轻质油的荧光强度，同时，开启光源监测探测器60和温度传感器11，通过光源强度补偿和温度补偿对荧光强度进行补偿修正，根据待测水体中轻质油的荧光强度与轻质油的含量成线性关系，控制电路板50计算得待测水体中轻质油的含量并传输到上位机，从上位机中读取该待测水体中轻质油的含量为12ppm。

实施例四

本发明的一种针对海洋石油勘探开发排污监测中未知油种为中质油的判定及其含量测定的方法，包括以下步骤：

1)将实施例一所述的基于油种判定的水中多油种含量在线监测装置置于某海洋石油勘探开发排污形成的待测水体中，开启光源组件20中的中心波长为254nm的激发光源23，使其发射紫外光并照射到待测水体中；

2)采用定量荧光分析技术，开启滤波片32的中心波长分别为360nm和320nm的两个荧光监测组件30，分别接收待测水体中油种被激发产生的荧光，被照射的待测水体发出的荧光经过滤波片32之后，再通过光电探测器31进行光电转换，转换为待测水体在不同波长范围内的荧光强度的数值，即424和115；

3)取上述两个荧光强度的比值，获得油性指数为3.7，对照表1，因为2.8<3.7<4.2，可判断待测水中的油种为中质油；

4)对照表2，开启光源组件20中的中心波长为320nm激发光源23和中心波长为360nm的荧光监测组件30，控制电路板50获得待测水体中中质油的荧光强度，同时，开启光源监测探测器60和温度传感器11，通过光源强度补偿和温度补偿，控制电路板50对所得的荧光强度进行补偿修正，根据待测水体中中质油的荧光强度与中质油的含量成线性关系，控制电路板50计算得待测水体中中质油的含量并传输到上位机，从上位机中读取该待测水体中中质油的含量为16ppm。

实施例五

本发明的一种针对船舶脱硫洗涤水排放实时监测的未知油种为重质油的判定及其含量测定方法，包括以下步骤：

1)将实施例一所述的基于油种判定的水中多油种含量在线监测装置置于某船舶脱硫排放洗涤水形成的待测水体中，开启光源组件20中的中心波长为254nm的激发光源23，使其发射紫外光并照射到待测水体中；

2)采用定量荧光分析技术，开启滤波片32的中心波长分别为360nm和320nm的两个荧光监测组件30，分别接收待测水体中油种被激发产生的荧光，被照射的待测水体发出的荧光经过滤波片32之后，再通过光电探测器31进行光电转换，转换为待测水体在不同波长范围内的荧光强度的数值，即662和124；

3)取上述两个荧光强度的比值，获得油性指数为5.3，对照表1，因为5.3>4.2，可判断待测水中的油种为重质油；

4)对照表2，开启光源组件20中的中心波长为360nm激发光源23和中心波长为460nm的荧光监测组件30，控制电路板50获得待测水体中重质油的荧光强度，同时，开启光源监测探测器60和温度传感器11，通过光源强度补偿和温度补偿，控制电路板50对所得的荧光强度进行补偿修正，根据待测水体中重质油的荧光强度与重质油的含量成线性关系，控制电路板50计算得待测水体中重质油的含量并传输到上位机，从上位机中读取该待测水体中重质油的含量为24ppm。

因此，与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明具有多个激发光源23和多个荧光监测组件30，可以判定待测水体中未知油种的油性，实现了对未知油种含量的测定，不仅可以测定轻质油的含量，还可以测定中质油和重质油的含量，实现了水中不同类型油种含量的测定；在光源监测探测器60、温度传感器11和控制电路板50的作用下，实现了油种含量测定过程中光源强度和温度的补偿，消除了光源强度和温度等环境因素的影响，提高了检测精度，测量结果准确可靠，实现了水体中未知油种含量的实时在线监测，可用于污染物排放过程中水体中含油量的监测以及石油勘探开发中岩样中石油种类的检测；结构简单，体积小，成本低，功耗低，应用范围广，监测精度高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于油种判定的水中多油种含量在线监测装置，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体为密封壳体，所述壳体的第一端设有温度传感器，所述温度传感器用于测量待测水体的温度，所述壳体的第二端设有水密接头；

光源组件，所述光源组件设置于所述壳体的第一端并位于所述壳体的轴线上，所述光源组件上设有多数个激发光源，所述激发光源用于发射紫外光并照射到待测水体中；

光源监测探测器，所述光源监测探测器设置于所述壳体的第一端并位于所述光源组件的一侧，所述光源监测探测器呈倾斜设置，所述光源监测探测器通过光通道与所述光源组件连接；

荧光监测组件，所述荧光监测组件为多数个也设置于所述壳体的第一端并均匀分布于所述光源组件的周向上，所述荧光监测组件呈倾斜设置，用于接收待测水体中油种被紫外光照射产生的荧光；

控制电路板，所述控制电路板设置于所述壳体的内部，所述光源组件、所述光源监测探测器、所述荧光监测组件和所述温度传感器均与所述控制电路板连接，所述控制电路板通过所述水密接头连接有上位机。

2.根据权利要求1所述的基于油种判定的水中多油种含量在线监测装置，其特征在于：

多数个所述激发光源均设置于一安装座上，多数个所述激发光源以所述壳体的轴线为中心线在所述安装座上呈环形阵列分布。

3.根据权利要求2所述的基于油种判定的水中多油种含量在线监测装置，其特征在于：

所述激发光源为LED，所述LED为三个，三个所述LED的中心波长分别为254nm、320nm、360nm。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的基于油种判定的水中多油种含量在线监测装置，其特征在于：

所述荧光监测组件包括光电探测器和设置于所述光电探测器前端的滤光片。

5.根据权利要求4所述的基于油种判定的水中多油种含量在线监测装置，其特征在于：

所述荧光监测组件为三个，三个所述滤光片的中心波长分别为320nm、360nm、460nm，带宽为10nm。

6.根据权利要求1所述的基于油种判定的水中多油种含量在线监测装置，其特征在于：

所述壳体的第一端设有第一安装槽，所述光源组件设置于所述第一安装槽内，所述第一安装槽的顶部设有第一透光玻璃片。

7.根据权利要求6所述的基于油种判定的水中多油种含量在线监测装置，其特征在于：

所述第一安装槽的周向上设有第二安装槽，所述第二安装槽呈倾斜设置，所述荧光监测组件设置于所述第二安装槽内，所述第二安装槽的顶部设有第二透光玻璃片。

8.根据权利要求7所述的基于油种判定的水中多油种含量在线监测装置，其特征在于：

所述壳体的第一端还设有清洁刷，所述清洁刷用于对所述第一透光玻璃片和所述第二透光玻璃片进行清扫，所述清洁刷连接有电机，所述电机位于所述壳体的内部，所述电机与所述控制电路板连接，所述壳体上设有用于限制所述清洁刷转动角度的定位柱。

9.根据权利要求6所述的基于油种判定的水中多油种含量在线监测装置，其特征在于：

所述第一安装槽的一侧设有第三安装槽，所述第三安装槽呈倾斜设置，所述光源监测探测器安装于所述第三安装槽内，所述光通道用于连通所述第一安装槽和所述第三安装槽。

10.一种基于油种判定的水中多油种含量在线监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1待测水体中油种的判断

1)将根据权利要求1-9中任意一项所述的基于油种判定的水中多油种含量在线监测装置置于待测水体中，开启所述光源组件中中心波长为254nm的激发光源，使其发射紫外光并照射到待测水体中；

2)开启滤光片的中心波长为360nm和320nm的两个所述荧光监测组件，接收待测水体中油种被紫外光照射产生的荧光，得荧光强度；

3)取两个荧光强度的比值，得油性指数，以油性指数作为油种判定的依据，对照表1，得待测水体中的油种；

表1水体中原油性质与油性指数对应关系表

油种 油性指数 凝析油 <1.2 轻质油 1.2-2.8 中质油 2.8-4.2 重质油 >4.2

S2待测水体中多油种含量的测定

表2油种与荧光特征峰位识别对照表

4)根据步骤3)所得的待测水体中的油种，对照表2，选择相应的所述光源组件中的激发光源和所述荧光监测组件，开启所述光源组件中的激发光源和所述荧光监测组件，所述控制电路板获得水体中油种的荧光强度，同时，开启所述光源监测探测器和所述温度传感器，通过光源强度补偿和温度补偿，所述控制电路板对所得的荧光强度进行补偿修正，所述控制电路板得到待测水体中油种的含量并传输给所述上位机，在上位机中读取待测水体中油种的含量。

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